JPH0382952A - 表面波による液体音速・粘度測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野コ 本発明は、表面波を用いて液体の音速および粘度を測定
する表面波による液体音速・粘度測定方法および装置に
関する。

［従来の技術］ 液体の音速や粘度等の音響的な特性を測定する方法は、
古くから研究され多くのものが実用化されている。

これまで実用化されている粘度計には、細管流体の流れ
を利用した細管粘度計、粘性抵抗を測定する回転粘度計
や振動粘度計、気泡の上昇や球の落下を用いた気泡粘度
計や落体粘度計等がある。

また、液体の音速測定には超音波パルスの伝搬時間を測
定するパルス法、連続波の干渉を利用した連続波法、そ
して光を使った光学的測定法が用いられている。

そしてこれら液体の音速および粘度の測定方法は各種液
体の製造装置に適用され、液体品質の一定化、良品質化
および検査等に使用されている。

また、最近では表面波を利用して上記測定を行なう方法
も提示されている。この表面波は、圧電体基板および交
差指電極から構成されるトランスデユーサ（Ｉ　Ｄ　Ｔ
　；　Ｉｎｔｅｒ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｓ
ｅｒ）で励振されることが知られている。このような表
面波では、その変位成分は、進行方向の成分ｔＪ、、表
面に平行で進行方向に垂直な成分Ｕ２、基板の深さ方向
の成分Ｕ３の３つの成分である。

このような目的に使われる表面波用の基板には、これま
でＵ３成分が非常に小さなＳＨモードの表面波が伝搬す
る圧電体基板のみを使用していた。Ｕ、成分が非常に小
さなＳＨモードの表面波は、液体中に置かれてもそのエ
ネルギーを放射することなく伝搬する。しかし液体に粘
性があるとこの波はＵ、、Ｕ、成分と結合して速度の遅
延や減衰を生じるため、液体の粘度計として利用するこ
とができるものである。そして粘度は下記の摂動理論よ
り導出される一般式（１）により求める。

上式は摂動論による圧電体基板表面に粘性液体が負荷さ
れた時の単位長さあたりの表面波の伝搬損失α［ｄｂ／
ｍｍｌである。但し、Ｐ：非摂動時における単位幅当り
のパワーフロー、ρ：液体の密度、η：液体の粘度、Ｖ
ｉ　（ｉ＝１，２．３）：表面での粒子速度成分、■ｌ
に表面波の伝搬速度、に：液体の体積弾性率である。

上式の右辺第１項は液体中への粘性によりエネルギーを
放射することによる減衰を示し、第２項は超音波放射に
よる減衰を示している。この（１）式によれば、ＳＨモ
ードの表面波を使うことにより液体の粘度を求めること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらはいずれも粘度または音速のいずれか一
つを測定するのみで、両方を同時に測定することは出来
なかった。

また、被測定対象物である液体は多量の試料として抽出
されたものであり、測定を行なうための作業に手間がか
かるとともに、液体の製造段階等で実時間の測定をする
ことができなかった。

また、表面波による粘度の測定を行なうものは、Ｕ、成
分が非常に小さな圧電体基板のみを使用していたため、
前記式（１１の右辺第２項を省略し、近似式により求め
ていた。

これは、Ｕ３成分が非常に小さいと仮定していたためで
あるが、誤差の要因となる問題点を有していた。

また、Ｕ３成分を有効利用する方法及び具体的なＥＤＴ
の構成が提示されていないことによるものであった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
液体の音速及び粘度を高精度に測定することができる表
面波を用いた液体音速・粘度測定方法を提供することを
第１の目的としている。

また、液体の音速および粘度を同時に実時間で測定する
ことができ、かつ液体が少量のみでこの測定を行なえ作
業性を向上することができると共に、この測定を全自動
化することができる表面波を用いた液体音速・粘度測定
装置を提供することを第２の目的としている。

［課題を解決するだめの手段］ 上記目的を達成するため本発明の表面波を用いた液体音
速・粘度測定方法は、被測定対象としての液体１中に設
けられた表面波と超音波の送・受波を行なうセンサ２お
よび反射板３を用い、該液体中での表面波と超音波の伝
搬特性により液体の音速及び粘度を測定する表面波によ
る液体音速・粘度測定方法であって、 前記センサから放射される超音波を移動させることによ
って得られる変化量Δに基づき、超音波速度Ｖａ 但し、Ｖｇ　：表面波の速度、Δｔ：移動時に得られる
遅延時間差、△ｈ：移動量。

を求めた後、 この超音波速度Ｖａに基づき、下記式により液体の体積
弾性率に Ｖａ　−「７７Ｔ を演算し、 この後、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定し
た後、前記体積弾性率にを用いて下記式により液体の粘
度η 但し、 Ｐ：非摂動時における単位幅当りのパワーフロー ρ：液体の密度、 Ｖｉ　　（ｉ＝１．２．３）；表面での粒子速度成分、 Ｖ８：表面波の伝搬速度。

を測定して求めた後、前記体積弾性率κを測定すること
を特徴とする。

また、請求項２記載の表面波による液体の音速・粘度測
定装置は、被測定対象としての液体Ｉ中に設けられ、基
板の深さ方向に対する放射成分が大きな材質により形成
された圧電体基板２ａと、該圧電体基板上に設けられ液
体中に対する放射する送波電極２ｃ、２ｇと、これを受
波する受波電極２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｈ、２ｉと、がら
する送波電極２と、 前記液体中に設けられ、該センサがら放射される対する
反射する反射板３と、 前記センサから放射される超音波を移動させるＺ軸移動
手段６と、 該Ｚ軸移動手段を移動させることにより前記センサで検
出される液体の検出信号ｔの差から音速Ｖａを演算し、
この結果から、液体の体積弾性率にを演算し、この液体
の体積弾性率を用いて粘度ηを演算する解析装置５と、 を具備したことを特徴とする。

［作用］ 請求項１記載の方法によれば、液体１の超音波速度Ｖａ
は、センサから放射される超音波を移動させることによ
って得られる変化量Δ（Δｈ、△ｔ）に基づいて容易に
求めることができる。

続いて超音波速度Ｖａにより液体の体積弾性率Ｋを求め
た後、この液体の体積弾性率Ｋを用いて液体の粘度を求
めるようにしたので、液体の粘度を高精度に測定するこ
とができる。

請求項２記載の装置によれば、センサ２は、液体に対す
るＵ、成分が大きな性質を有する圧電体基板２ａを用い
ているから、センサ２の移動時における検出信号ｔが大
きく、その変化量が大きく正確な測定を行なうことがで
きる。

また、センサ２自体が小型化できるとともに、少量の液
体ｌで測定を行なうことができる。

また、センサ２は、Ｚ軸移動手段６により反射板３との
間の距離が正確に移動されるので高精度な移動を行なう
ことができる。

また、解析装置５は、Ｚ軸移動手段６によるセンサ２の
移動時の変化量△を得るのみで液体１の音速Ｖａ、この
音速Ｖａを基にした液体１の体積弾性率に、この液体１
の体積弾性率Ｋがも液体の粘度ηを得る一連の演算動作
を自動的に行なうことができる。

したがって、上記装置によれば１つのセンサ２を用いる
のみで、このセンサが液体】中で移動した直後に液体ｌ
の音速Ｖａと粘度ηを同時に求めることができる。

［実施例〕 第１図は、本発明の表面波による液体音速・粘度測定装
置の第１実施例を示す概要図である。

１は、被測定対象としての液体であり、センサ２はこの
液体１中に反射板３から所定距離能れて設けられる。反
射板３は、ガラス等対する反射する材質により構成され
る。

センサ２は、第２図の斜視図に示す如く、ＴＤＴと呼称
されるものであり、圧電体基板２ａ上に櫛状の交差指電
極２ｃ、２ｄが間隔］−をおいてパターン成形されたも
のである。即ち、表面波遅延線（Ｓ　Ａ　Ｗ　ｄｅｌａ
ｙ　Ｈｎｅ　）を構成している。

１ これら交差指電極２Ｃ１２ｄの一方２Ｃが超音波放射用
と表面波の励振用としての送波電極、また他方２ｄが受
波用としての受波電極であり、第１図のように送波電極
２Ｃは入力装置４に接続され、受波電極２ｄは解析装置
５に接続される。

人力装置４は、高周波発振器４ａ、クロック発振器４ｂ
、とこれらを混合することによりクロック周期で高周波
を出力するゲート回路等からなるミキサ４ｃにより構成
される。

解析装置５は、後述する動作を行なうことにより液体中
の音速及び粘度を測定処理する処理装置５ａ、測定値を
表示する表示部５ｂにより構成される。

尚、解析装置５としては、シンクロスコープによる波形
観測を行なう様にしても良い。

また、Ｚ軸移動手段６は、例えばＺ軸ステージにより構
成されセンサ２をＺ軸方向（後述するΔｈ）に移動する
ものであり、センサ２はアーム６ａを介してＺ軸移動手
段６に固定される。このＺ軸移動手段６は、処理装置５
ａからの制御信号　２ により動作が制御される。

ここで、このセンサ２による測定原理について説明する
。

前記圧電体基板２ａおよび送波電極２ｃを用いて弾性表
面波が励振される。

本発明の圧電体基板２ａはニオブ酸リチウムｆｔ１ｒｉ
ｂｏ３）や、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ５）等の
表面を伝搬する表面波のうちＵ３とＵ、、Ｕ２が共に存
在するＳｏｌモードに近い波を利用するものである。

ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ５そして水晶等において特定
のカットをした圧電体基板２表面の表面波（第１図中矢
印工）は、Ｕ、、Ｕ、、Ｕ３の変位成分を有する。例え
ば、Ｙ　ｃｕｔのＬｔ、ＮｂＯ３基板のＸ方向に伝搬す
る表面波のカッ１−面を変えた時の各変位の成分は第３
図に示す通りである。

本発明者はこのような圧電体基板２ａを有するセンサ２
を液体ｌ中に入れて実験したところ下記の特徴を発見し
た。

ｌ）表面波はＵ３成分により液体ｌ超音波と結合し、液
体ｌ中にエネルギーを放射して減衰する。

２）液体ｌに粘性があると、Ｕ２成分と結合して表面波
が減衰する。

粘性の大きさはこのＵ２成分による減衰特性を測定する
ことにより得られ、音速は液体ｌ中に放射された超音波
の伝搬特性を測定することにより得られる。

したがって、第１図に示す構成の装置において、送波電
極２Ｃから励振された表面波は、モト変換によりエネル
ギーの一部を超音波として放射しながら伝搬しく第１図
中矢印ＩＩ）、受波電極２ｄにより検出される。また、
放射された超音波は圧電体基板２ａに平行に置かれた反
射板３で反射され、再び圧電体基板２ａに入射し、表面
波に変換され、受波電極２ｄによって受波される。した
がって、受波電極２ｄには遅延時間の異なる２つの信号
（高周波パルス）が受波され電気信号として表われる。

この受波特性によって後述する測定を行なうことができ
る。

第４図に示すのは、前記処理装置５の内部構成を示すブ
ロック図である。

Ｚ方向移動量設定手段５１ば、Ｚ軸移動手段６のＺ軸方
向（高さ方向）の移動量△ｈが設定され、後述の動作時
、Ｚ軸移動手段６の移動動作信号ａを出力する。

データ入力手段５２には、受波電極２ｄからの検出信号
ｔ　（Ｔｌ、ｔｌ、、ｔ２）が入力され、Ａ／Ｄ変換後
、後段に出力する。そして、これら検出信号ｔは後段の
ディジタル処理化のために図示しないサンプルホールド
回路とピーク値抽出回路によりその最大値が後段に供給
されることになる。また、この検出信号Ｔｌは送受波電
極２ｃ。

２ｄ間で発生する表面波の遅延時間で、ｔｌ。

ｔ２は超音波にモード変換した波の遅延時間である。

データ格納手段５３は、Ｚ軸移動手段６を移動させる以
前の検出信号ｔｌを一時的に格納保持する。これにはＺ
軸移動手段６をΔｈ移動した時の検出信号ｔ２も格納さ
れる。

５ Δを真上手段５４は、検出信号ｔｌ、ｔ２に基づき △　を二　ｔ　　１．　−　ｔ　２ により遅延時間差Δｔを算出する。尚、検出信号ｔ２は
後述の動作時におけるＺ軸移動手段６の移動時に得られ
る。

音速演算手段５６は、パラメータ記憶手段５５に記憶さ
れているデータに基づき下式（２）により液体中の超音
波速度（以下音速と略称する）Ｖａを演算し、データ出
力手段５９に出力する。

・・・（２） ここで、■８は液体ｌ中で圧電体基板２ａ表面を伝搬す
る表面波の速度であり、センサ２製造時における送波電
極２Ｃと受波電極２ｄとの間隔りからＶｓ　＝Ｌ／Ｔｌ
　（Ｌ　；伝搬距離、Ｔ１；表面波の遅延時間）の関係
より容易に求められる固定値である。また、この固定値
は、液体の種類、６ 性質により異なるがＴ１より常に各々の場合について定
めることができる。この■６はパラメータ記憶手段５５
に記憶されている。

そして、この式（２）は、本発明者による独自のもので
あり、この新規な手段（式（２）およびＺ方向への移動
制御）により、従来音速を演算する際に厳密考慮しなけ
ればならなかったセンサ２の放射角θに依存することな
く音速を正確に求めることができるようになっている。

体積弾性率演算手段５７は、音速演算手段５６の演算値
Ｖ、ａを基に、下式（３）から液体の体積弾性率にを演
算する。

Ｖａ＝ｒ　　　　　　　　　　・・・（３）粘度演算手
段５８は、体積弾性率演算手段５７の演算値にから前記
式（１）により液体の粘度ｎを算出し、データ出力手段
５９に出力する。

データ出力手段５９は、Ａ／Ｄを介し表示部５ｂに前記
アナログ測定波形、音速、粘度データ等を出力する。

次に、上記構成による動作を第５図のフロヂャートを用
いて説明する。

まず、上記構成によるセンサ２を液体１中に設け、デー
タ入力手段５２により液体ｌの遅延特性ｔを検出信号ｔ
　ｌとして測定しく　Ｓ　Ｉ）　１．　）　、ブタ格納
手段５３に記憶さぜる。

次に、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定して
おく　　（ＳＦ３）。

次に、Ｚ方向移動量設定手段５１によりＺ軸移動手段６
をΔｈ力方向移動させる（ＳＦ３）。これによりセンイ
ノ゛２は、Ｕ３成分の方向に移動されることとなり、前
記遅延特性が変化する。

ここで、センサ２はＺ軸移動手段６により高精度の移動
制御を行なうことができるため、高精度な遅延特性の測
定を行なうことができる。

次に、センサ２により検出信号ｔ２を測定する（ＳＦ３
）。

そして、Δを算出手段５４により検出信号ｔ２および、
データ格納手段５３に記憶された検出信号ｔｉとの差Δ
ｔ（遅延時間差）を演算する（ＳＦ３）　　。

次に、音速演算手段５６により前記式（２）により液体
ｌの音速Ｖａを演算する（　Ｓ　ｌ？　５　）。必要な
パラメータのうち、△ｔは前記Δを演算手段の演算出力
値を用い、Δｈは、前記Ｚ方向移動量−設定手段５１の
値を用い、■、は、パラメータ記憶手段５５に記憶され
ている値を用いる。

そして、この音速演算手段５６で求められた液体の音速
Ｖａは、データ出力手段５９に送出される。

ここで求められた音速Ｖａを基に、体積弾性率演算手段
５７では、前記式（３）により液体ｌの体積弾性率にを
演算する（ＳＦ３）。

次に、粘度演算手段５８では、前記式［１１により液体
ｌの粘度ηを演算する（ＳＦ３）。

そして、既に単位長さあたりの表面波の伝搬損失α、お
よび前記液体の体積弾性率Ｋが得られているので式（１
）における右辺第２項のＵ３成分による損失が正確に求
められることになり、粘度ηを高精度に求めることがで
きる。この粘度ｎは　９ データ出力手段５９に送出される。

データ出力手段５９は、前記検出信号ｔの測定波形と、
音速演算手段５６から送出される音速Ｖａと、粘度演算
手段５８から送出される粘度ηを表示部５ｂに出力する
。

次に、第６図（ａ）、（ｂ）は本装置の具体的な設置例
を示す図である。

第６図（ａ）に示すのは液体１製造装置の一部を構成す
る貯槽６０の正面断面図であり、この貯槽６０に前記セ
ンサ２を設置した例である。

図において、６１は底面に反射板３、上部位置にＺ軸移
動手段６が設けられ、側部には液体ｌ流入用の開口部６
２が設けられた収納筐体である。

また、Ｚ軸移動手段６下部にはセンサ２が固定される。

第６図（ｂ）に示すのは、液体１製造過程における送出
管７１の平面断面図であり、中途位置に分岐路７２を設
け、この分岐路７２部分に前記センサ２及び反射板３を
設けたものである。センサ２は不図示のＺ軸移動手段６
により上下方向に　０ 移動自在である。

そして、これら具体的構成において、主要部（第１図）
であるセンサ２部分は１　ｃｍ２程度に形成されるもの
であるため、このセンサ２による検出に必要な液体の量
は２〜３　ｃｍ３程度あれば十分に行なうことができ、
センサ２およびセンサ２の周辺装置を小型化することが
でき、液体】の製造装置に容易に設置することができる
。

尚、上述した実施例においてＺ軸方向への移動はセンサ
２側で行なうようにしたが、他、反射板３をこのＺ軸方
向に移動させるよう構成しかつセンサ２を固定する構成
としてもよく、この場合でも上述した実施例と同様の作
用効果を得ることができる。

次に、第７図（ａ）は、本発明の第２実施例を示す斜視
図である。

この実施例において、上記第１の実施例と異なるのはセ
ンサであり、他の構成部は第１の実施例と同様であり説
明を省略する。

このセンサ２２は、前記実施例と同様の圧電体基板２ａ
を用いる。この圧電体基板２ａ中央部分には送波電極２
ｃを設ける。さらに、送波電極２ｃの左右に２つの受波
電極２ｅ、２ｆを各々設ける。受波電極２ｅは送波電極
２ｃから距離Ｌ　１離れて設け、受波電極２ｆは送波電
極２ｃから距離Ｌ２離れて設ける（但し、ＬＬ＜Ｌ２）
。

このようなセンサ２２を用いることにより伝搬損失α（
ａ＝α２−αｌ）を容易に得ることができる。

次に、第７図（ｂ）は、本発明の第２実施例を示す斜視
図である。

この実施例は前記第２の実施例の変形例である。

このセンサ２３は、前記実施例と同様の圧電体基板２ａ
を用いる。この圧電体基板２ａ端部には送波電極２ｇを
設ける。さらに、中央部分と他端部に２つの受波電極２
ｈ、２ｉを各々設ける。受波電極２ｅは送波電極２ｃか
ら距離ＬＬ離れて設け、受波電極２１は送波電極２ｃか
ら距離Ｌ２離れて設ける。

このようなセンサ２３を用いることにより前述の実施例
同様、伝搬損失αを容易に得ることができるとともに、
いずれの受波電極２ｈ、２ｉも送波電極２ｇから視て同
一方向に設けられた構成であるため、Ｕ、成分の超音波
のうち同一方向に放射されたものについて各々受波する
ことがら伝搬損失αの測定確度を向上することができる
ものである。

本発明の具体的適用例としては、上述した各種液体の製
造装置の他、血液中のタンパク質等のモニタとして用い
ることができ、この場合であっても試料は極僅かで済む
ことから本発明の効果を有効に利用することができるも
のである。

（実測例］ 次に、上記実施例を用いた実測例について示すｌ）便用
センサについて 使用センサ；第７図（ａ）のセンサ２２センサ２２の基
板２ａの材質： ３６°Ｙ　Ｘ　　Ｌ　Ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ　。

　３ Ｌｌ；５ｍｍ。

Ｌ２＋１０ｍｍ。

高周波発振器４ａの周波数：　３０Ｍ！（ｚ　。

液体：グリセリン水溶液。

液体量；４〜５　ｃｃ。

２）音速の測定 前記（２）式により音速Ｖａを求める手順（第８図（ａ
）は、送波電極２ｃに入力する入力波形であり、第８図
（ｂ）は、受波電極２ｅあるいは２ｆから出力される波
形で、かつＺ方向移動手段６の移動前の波形、第８図（
ｃ）は、同受波電極の波形であり、Ｚ方向に移動させた
後の波形。） １）Ｚ軸移動手段６移動前の波形よりｔｌを得る。この
ｔｌは、入力波および水中伝搬波応答１の先頭肩位置部
分を基に得る。

２）Ｚ軸移動手段６によりΔｈ移動（センサ２と反射板
３との間隔を移動前に比して１ｍｍ接近移動）させた後
に入力波および水中伝搬波応答２からｔ２を得る。

　４ ３）入力波および表面波応答（移動前後、いずれでもよ
い）からＴＩを得る。

４）Ｖ、（表面波速度）をＴＩとＬ（送受波電極間の距
離）より求める。（Ｖ、　＝Ｌ／Ｔ　Ｉ　）５）Δｔ＝
ｔｌ−ｔ２を求める。

６）Δｔ、Ｖｓ、Δｈより前記（２）式を使って音速を
求める。

＊測定結果 （備考：差は２％以内） ここで、水の音速（公称値）は２３°〜２７゜で１５０
０ｍ／ｓであるから、本発明の測定法により従来法と同
等の測定精度を得ることができ、かつ従来法より簡単に
測定することができた。

尚、第９図に従来法および本発明による音速測定結果を
示した。

３）液体粘度を得るための前提となる表面波の伝搬損失
αの測定 １）水及びグリセリン水溶液の公称値について２）３６
”　ＹＸ　　ＬｉＮｂ０．基板のパワーテ規格化した粒
子速度成分 Ｖ　＋　／　ＪＰ　＝　０．１７１　Ｘ　１０−”ｘ　
Ｊ　ωＶ　２／　ｆ　Ｐ　＝　０．３０４　ｘ　１０−
’ｘ　ＪωＶ　３　／ｆ　Ｐ　＝　０．１０７　Ｘ　１
０−’Ｘ　Ｊω３）測定値と計算値との比較 上記値は前記式（１）における単位長さあたりの損失α
を示している。計算値は上記１）、２）に示される値を
使った。

このように測定値は計算値に高精度に接近した値のもの
が得られた。

これにより、液体の粘度は前記式（１）を用いて１、（
ｌυ５ｃｐ　（グリセリン溶液υ％）・・・基準値６、
７（Ｉ　ｃｐ　（グリセリン溶液５０％）となる。この
ように、５０％溶液の粘度は公称値６．０５ｃｐに比較
的よい一値を示している。

そして、第１０図には、粘度変化−伝搬損αの特性を示
したが本発明の方法によれば摂動解に極めて近い値を示
し粘度が正確に測定できた。

［発明の効果Ｊ 請求項１記載の表面波による液体音速・粘度測定方法に
よれば、液体の音速および粘度を高精度に測定すること
ができる。

請求項２記載の表面波による液体音速・粘度測定装置に
よれば、液体の音速および粘度を１つのセンサで同時、
かつ実時間で測定することができる効果がある。

また、このセンサは小型化することができるため、適用
箇所のスペースを取らないとともに、測定に必要な液体
は補備かな量のみでよい。

【図面の簡単な説明】

　７ 第１図は、本発明の表面波による液体音速・粘度測定装
置の第１実施例を示す概要図、第２図は、同装置のセン
サを示す斜視図、第３図は、圧電体基板に用いたＹ　ｃ
ｕｔのＬｉＮｂＯ５基板のＸ方向に伝搬する表面波のカ
ット面を変えた時の各変位の成分を示すグラフ、第４図
は、同装置の処理装置内部のブロック図、第５図は、本
発明の表面波による液体音速・粘度測定方法である上記
装置の動作を示すフローチャート、第６図（ａ）、（ｂ
）は、各々同装置の具体的適用例を示す側断面図、及び
平面断面図、第７図（ａ）は本装置の第２実施例を示す
センサの斜視図、第７図（ｂ）は同装置の第３実施例を
示すセンサの斜視図、第８図は、反射板移動前後の入出
力波形を示す図、第９図は、従来法および本発明による
音速測定値、第１０図は、粘度変化−伝搬損αの特性表
である。 ｉ・・・液体、２，２２．２３−・センサ、２　ａ　・
＝圧電体基板、２Ｃ，２ｇ−・・送波電極、２ｄ、２ｅ
。 ２ｆ、２ｈ、２ｉ・・・受波電極、３・・・反射板、４
・・・　８ 入力装置、４ａ・・・高周波発振器、４１〕・・・クロ
ック発振器、４ｃ・・・ミキサ、５・・・解析装置、５
ａ・・・処理装置、５ｂ・・・表示部、６・・・Ｚ軸移
動手段、６ａ・・・アーム、５１・・・Ｚ方向移動風設
定手段、５２・・・データ入力手段、５３・・・データ
格納手段、５４・・・Δ七演算手段、５５・・・パラメ
ータ記憶手段、５６・・・音速演算手段、５７・・・体
積弾性率演算手段、５８・・・粘度演算手段、５９・・
・データ出力手段、６０・・・貯槽、６１・・・収納筺
体、６２・・・開口部、７１・・−送出管、７２・−・
分岐路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定対象としての液体（１）中に設けられた表面
   波の送・受波を行なうセンサ（２）および反射板（３）
   を用い、該液体中での表面波の伝搬特性により液体の音
   速及び粘度を測定する表面波による液体音速・粘度測定
   方法であって、前記センサ及び反射板の間の距離を移動
   させることによって得られる変化量Δに基づき、超音波
   速度Ｖａ Ｖａ＝√｛４Ｖ＿ｓ＾２（Δｈ）＾２｝／｛Ｖ＿ｓ＾２
   （Δｔ）＾２＋４（Δｈ）＾２｝［ｍ／ｓ］但し、Ｖ＿
   ｓ：表面波の速度、Δｔ：移動時に得られる遅延時間差
   、Δｈ；移動量。 を求めた後、 この超音波速度Ｖａに基づき、下記式により液体の体積
   弾性率κ Ｖａ＝√κ／ρ を演算し、 この後、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定し
   て求めた後、前記体積弾性率κを用いて下記式により液
   体の粘度η α＝２０ｌｏｇｅｘｐ［１／４Ｐ｛√ρωη／２（Ｖ＿
   １＾２＋Ｖ＿２＾２）＋ρＶ＿ｓ√（κ／ρＶ＿ｓ＾２
   −κ）Ｖ＿３＾２｝］但し、Ｐ；非摂動時における単位
   幅当りの パワーフロー、 ρ：液体の密度、 Ｖｉ（ｉ＝１、２、３）；表面での粒子速度成分、 Ｖ＿ｓ；表面波の伝搬速度。 を演算することにより、液体の音速および粘度を測定す
   ることを特徴とする表面波による液体音速・粘度測定方
   法。 ２、被測定対象としての液体（１）中に設けられ、基板
   の深さ方向に対する放射成分が大きな材質により形成さ
   れた圧電体基板（２ａ）と、該圧電体基板上に設けられ
   液体中に超音波を放射する送波電極（２ｃ、２ｇ）と、
   これを受波する受波電極（２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｈ、２
   ｉ）と、から成るセンサ（２）と、前記液体中に設けら
   れ、該センサから放射される超音波を反射する反射板（
   ３）と、 前記センサ及び反射板の間の距離を移動させるＺ軸移動
   手段（６）と、 該Ｚ軸移動手段を移動させることにより前記センサで検
   出される液体の検出信号（ｔ）の差から音速（Ｖａ）を
   演算し、この結果から、液体の体積弾性率（κ）を演算
   し、この液体の体積弾性率を用いて粘度（η）を演算す
   る解析装置（５）と、 を具備したことを特徴とする表面波による液体音速・粘
   度測定装置。